Tsinksulfiidi (ZnS) struktuur, omadused, nomenklatuur, kasutusalad

The tsinksulfiid on anorgaaniline ühend valemiga Z_nS, moodustatud Zn katioonidega²⁺ ja anioonid S^2-. Seda leitakse looduses peamiselt kahe mineraalina: wurtzite ja sphalerite (või tsinkblende), kusjuures viimane on selle peamine vorm.

Sphaleriit esineb mustade värvidena, kuna see tekitab lisandeid. Puhtas vormis on valged kristallid, samas kui wurtzitel on hallikasvalgeid kristalle.

Tsinksulfiid on vees lahustumatu. See võib põhjustada keskkonnakahju, kuna see tungib maapinnale ja saastab põhjavett ja selle voolu.

Tsinksulfiidi võib toota muu hulgas ka korrosiooni ja neutraliseerimise teel.

Korrosiooni teel:

Zn + H₂S => ZnS + H₂

Neutraliseerimisel:

H₂S + Zn (OH)₂ => ZnS + 2H₂O

Tsinksulfiid on fosforestseeriv sool, mis annab talle mitmekordsete kasutusviiside ja rakenduste. Lisaks on see pooljuht ja fotokatalüsaator.

Indeks

• 1 Struktuur
  • 1.1 Tsingi segu
  • 1.2 Wurzita
• 2 Atribuudid
  • 2.1 Värv
  • 2.2 Sulamistemperatuur
  • 2.3 Vees lahustuv
  • 2.4 Lahustuvus
  • 2.5 Tihedus
  • 2.6 Kõvadus
  • 2.7 Stabiilsus
  • 2.8 Lagunemine
• 3 Nomenklatuur
  • 3.1 Süstemaatilised ja traditsioonilised nomenklatuurid
• 4 Kasutamine
  • 4.1. Pigmendid või katted
  • 4.2 Fosforestsentsi tõttu
  • 4.3 Pooljuht, fotokatalüsaator ja katalüsaator
• 5 Viited

Struktuur

Tsinksulfiid kasutab Zn-katiooni vahelisi elektrostaatilisi vaatamisväärsusi reguleerivaid kristallstruktuure²⁺ ja anioon S^2-. Need on kaks: sphaleriit või tsinkblende ja wurzite. Mõlemasioonis vähendavad ioonid miinimumini võrdsete tasude ioonide vahelisi tõrjumisi.

Tsingi segu on kõige stabiilsem maapealse rõhu ja temperatuuri tingimustes; ja wurzite, mis on vähem tihe, tuleneb temperatuuri suurenemise tõttu kristallilisest ümberkorraldamisest.

Need kaks struktuuri võivad samaaegselt esineda samas ZnS-i tahkes, kuigi väga aeglaselt jõuab wurzite ülekaalus.

Tsink Blende

Ülemine pilt näitab kuubikuühiku lahtrit, mis on tsinkbloki struktuuri külgedel. Kollased sfäärid vastavad S anioonidele^2-, ja hallid Zn katioonideks²⁺, asuvad kuubi nurkades ja keskpunktides.

Pange tähele tetraedriline geomeetria ioonide ümber. Tsingi segu võib esindada ka need tetraeedrid, mille aukude sees on sama geomeetria (tetraedrilised augud)..

Samuti on ühikrakkudes ZnS suhe täidetud; see tähendab 1: 1 suhet. Seega iga Zn-katiooni puhul²⁺ seal on anioon S^2-. Pildil võib tunduda, et hallid sfäärid on rohked, kuid tegelikult on kuubi nägu nurkades ja keskmes olles teiste rakkude jagamine.

Näiteks, kui te võtate neli kollast sfääri, mis on karbi sees, peavad kõik ümbritsevad hallid sfäärid "tükid" lisama sama (ja nad teevad), neli. Sel moel on kuupmeetrilises rakus neli Zn²⁺ ja neli S^2-, stöhhiomeetrilise ZnS suhte täitmiseks.

Samuti on oluline rõhutada, et kollaste sfääride ees ja taga on tetraedrilised augud (ruum, mis neid üksteisest eraldab).

Wurzita

Erinevalt tsinkblendi struktuurist võtab wurzite heksagonaalse kristalse süsteemi (ülemine pilt). See on vähem kompaktne, nii et tahke aine tihedus on väiksem. Wurzite ioonidel on ka tetraedriline keskkond ja 1: 1 suhe, mis vastab ZnS valemile.

Omadused

Värv

Seda võib esitada kolmel viisil:

-Wurtzite, valge ja kuusnurkse kristalliga.

-Sphaleriit, valge-hallikas kristallide ja kuupristallidega.

-Valge kuni hallikasvalge või kollaka pulbrina ja kuubikakollaste kristallidena.

Sulamistemperatuur

1700 ° C.

Lahustuvus vees

Peaaegu lahustumatu (0,00069 g / 100 ml 18 ° C juures).

Lahustuvus

Leelistes lahustumatu, lahjendatud mineraalhapetes.

Tihedus

Spaleriit 4,04 g / cm³ ja wurtsiit 4,09 g / cm³.

Kõvadus

Selle kõvadus on 3 kuni 4 Mohsi skaalal.

Stabiilsus

Kui vesi sisaldab vett, oksüdeerub see aeglaselt sulfaatiks. Kuivas keskkonnas on see stabiilne.

Lagunemine

Kõrgetel temperatuuridel kuumutamisel eraldub see tsingi ja vääveloksiidide toksilistest aurudest.

Nomenklatuur

Zn elektrooniline konfiguratsioon on [Ar] 3d¹⁰4s². 4s orbiidi kahe elektroni kaotamine on nagu Zn-katioon²⁺ täis orbitaalidega. Seepärast, arvestades, et Zn²⁺ see on palju stabiilsem kui Zn⁺, selle valents on ainult +2.

Järelikult jätke varude nomenklatuurist välja oma valents suletud sulgudes ja rooma numbritega: tsinksulfiid (II).

Süstemaatilised ja traditsioonilised nomenklatuurid

Kuid on juba teisi võimalusi, kuidas ZnS-i helistada lisaks juba pakutud viisile. Süstemaatikas määratakse iga elemendi aatomite arv Kreeka lugejatega; see on ainus erand paremal, kui see on ainult üks. Seega nimetatakse ZnS-i järgmiselt: ahvTsinksulfiid (mitte monosinkmonosulfiid).

Traditsioonilise nomenklatuuri puhul lisatakse sufiksi -ico lisamisega tsink, millel on unikaalne valentsus +2. Selle tulemusena selgub, et selle traditsiooniline nimetus on: tsinksulfiidico.

Kasutamine

Nagu pigmendid või katted

-Sachtolith on tsinksulfiidist valmistatud valge pigment. Seda kasutatakse kitrites, mastiksites, hermeetikutes, alumistes katetes, lateksvärvides ja märgistustes.

Selle kasutamine koos pigmentidega, mis neelavad ultraviolettkiirgust, nagu mikro-titaan või läbipaistvad raudoksiidipigmendid, on vajalikud ilmastikukindlatel pigmentidel.

-Kui ZnS-i kasutatakse lateksis või tekstureeritud värvides, on sellel pikaajaline mikrobitsiidne toime.

-Tänu oma suurele kõvadusele ja vastupidavusele purunemise, erosiooni, vihmade või tolmu suhtes on see sobilik välistele infrapunaklaasidele või õhusõidukite raamidele..

-ZnS-i kasutatakse ühendite transportimisel kasutatavate rootorite katmiseks kulumise vähendamiseks. Seda kasutatakse ka trükivärvide, isoleerivate ühendite, termoplastiliste pigmentide, leegikindlate plastide ja elektroluminestsentslampide tootmisel.

-Tsinksulfiid võib olla läbipaistev ja seda saab kasutada nähtava optika ja infrapuna optika akna jaoks. Seda kasutatakse öise nägemise seadmetes, teleriekraanidel, radariekraanidel ja fluorestseeruvates katetes.

-ZnSi dopingut Cu-ga kasutatakse elektroluminestsentspaneelide tootmisel. Lisaks kasutatakse seda raketi tõukejõus ja gravimeetrias.

Fosforestsentsi tõttu

-Selle fosforestsentsi kasutatakse kella käte värvimiseks ja seega pimedas oleva aja visualiseerimiseks; ka mänguasjade värvides, hädaolukorras ja liiklushoiatustes.

Fosforestsents võimaldab kasutada tsingisulfiidi katoodkiiretorudes ja röntgeniekraanidel tumedates kohtades särada. Fosforestsentsi värv sõltub kasutatavast aktivaatorist.

Pooljuht, fotokatalüsaator ja katalüsaator

-Spaleriit ja wurtsiit on lairiba pooljuht. Sphaleriidil on 3,54 eV ribalaius, samas kui wurtsiitil on 3,91 eV ribalaius..

-ZnS-i kasutatakse fotokatalüsaatori valmistamiseks, mis koosneb CdS-ZnS / tsirkoonium-titaanfosfaadist, mida kasutatakse vesiniku tootmiseks nähtaval valgusel..

-See toimib katalüsaatorina orgaaniliste saasteainete lagunemisel. Seda kasutatakse LED-lampide värvisünkroniseerija valmistamiseks.

-Selle nanokristalle kasutatakse valkude ultraheliuuringuks. Näiteks kiirendades ZnS-i kvantpunktidest valgust. Seda kasutatakse kombineeritud fotokatalüsaatori (CdS / ZnS) -TiO2 valmistamiseks fotoelektrokatalüüsi teel..

Viited

1. PubChem. (2018). Tsinksulfiid. Välja võetud: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (16. jaanuar 2015). Valge pigment tsinksulfiidil. Välja otsitud andmebaasist: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Tsinksulfiid. Vastu võetud: en.wikipedia.org
4. II-VI Ühendkuningriik. (2015). Tsinksulfiid (ZnS). Välja võetud: ii-vi.es
5. Rob Toreki (30. märts 2015). Zincblende (ZnS) struktuur. Välja võetud: ilpi.com
6. Keemia LibreTexts. (22. jaanuar 2017). Struktuur-tsinkblende (ZnS). Vastu võetud: chem.libretexts.org
7. Loe. (2018). Tsinksulfiid / tsinksulfiid (ZnS). Välja võetud: reade.com